1 – Bobine inductive

-1-

Partie III – Signal et rayonnement III.1. Oscillateurs libres amortis

1 – Bobine inductive

1 – Dipôles linéaires

• Définitions : dipôle linéaire ? dipôle actif ? dipôle passif ?

• Conventions d’orientation « récepteur » et « générateur ».

• Est-il obligatoire d’utiliser la convention « récepteur » pour un dipôle passif ? Quel est l’intérêt de ce choix ?

1.1. Dipôles actifs

• Rappeler l’allure de la caractéristique courant-tension d’un générateur réel.

• Modèles :

o Rappeler le modèle de Thévenin du générateur (source réelle de tension).

o Rappeler le modèle de Norton du générateur (source réelle de courant).

• Equivalence entre les modèles : Préciser la relation d’équivalence entre ces deux modèles.

1.2. Dipôles passifs

Doc 1 – Dipôles passifs utilisés classiquement au laboratoire

Conducteur ohmique Condensateur Bobine

a. Modélisation d’un conducteur ohmique

• Modèle : Rappeler la relation entre i et u selon la convention retenue pour l’orientation du dipôle.

• Conséquence énergétique : Comment s’exprime la puissance reçue ? Comment nomme-t-on cette loi ?

b. Modélisation d’un condensateur

• Modèle : Rappeler la relation entre i et u selon la convention retenue pour l’orientation du dipôle.

• Ordre de grandeur : Quel est l’ordre de grandeur classique d’une capacité ?

• Conséquences :

o Comportement en régime stationnaire : à quel dipôle équivaut le condensateur idéal en régime stationnaire ? o Aspects énergétiques :

▪ Comment s’exprime l’énergie emmagasinée par un condensateur ?

▪ Pour quelle grandeur peut-on affirmer l’existence d’une continuité avec un condensateur idéal ?

o Lois d’association : Quelles sont les lois d’association de condensateurs idéaux ?

-2- c. Modélisation d’une bobine

Doc 2 – Résultat expérimental concernant les bobines

• Modélisation :

o Comment analyser le résultat expérimental ?

o Quelle relation proposer entre i et u pour modéliser le comportement d’une bobine dans la convention d‘orientation retenue ?

• Ordres de grandeur : Quel est l’ordre de grandeur de l’inductance d’une bobine ?

• Conséquences :

o Comportement en régime stationnaire : à quel dipôle équivaut la bobine idéale en régime stationnaire ? o Aspects énergétiques :

▪ Comment s’exprime l’énergie magnétique d’une bobine ?

▪ Pour quelle grandeur peut-on affirmer l’existence d’une continuité avec une bobine idéale ? o Lois d’association : Quelles sont les lois d’association de bobines idéales ?

• Confrontation du modèle à une bobine réelle :

o Quelle différence faire entre une bobine réelle et une bobine idéale ?

o Quelle est l’origine de sa résistance interne ?

-3-

2 – Régime transitoire d’un circuit RL

2.1. Etude de l’établissement du courant à travers une bobine

• Circuit étudié : représenter le circuit permettant d’étudier l’établissement du courant dans un circuit RL série, suite au branchement d’un générateur de tension idéal.

• Etude théorique :

o Etablir et résoudre l’équation différentielle vérifiée par l’intensité i(t) traversant la bobine.

o Déduire l’expression de u

= f(t).

o Représenter les courbes i = f(t) et u

= f(t).

• Durée caractéristique :

o Définir la constante de temps .

o Indiquer sa signification physique.

• Aspect énergétique : réaliser un bilan énergétique entre t = 0 et ∞. Interpréter les termes en présence.

Doc 3 – Tracés des courbes i = f(t) dans plusieurs situations d’établissement de courant

E = ??

R = 10 Ω L = ??

R = 10 Ω

Deux valeurs

différentes de L

-4- 2.2. Régime libre

• Circuit étudié : représenter le circuit permettant d’étudier le régime libre de relaxation.

• Etude théorique :

o Etablir et résoudre l’équation différentielle vérifiée par l’intensité traversant la bobine.

o Représenter les courbes i = f(t) et u

= f(t).

• Bilan énergétique :

o Réaliser un bilan énergétique entre t = 0 et ∞.

o Interpréter les termes en présence.

Doc 4 – Tracés des courbes i = f(t) dans plusieurs situations d’établissement de courant

2.3. Du cours au TP autonome…

• Circuit :

o Quel circuit réaliser pour visualiser l’établissement d’un courant et le régime libre ?

o Proposer des branchements d’oscilloscope pour visualiser le courant à travers la bobine évitant les problèmes de masse.

o Pourquoi toujours brancher le générateur sur la voie 1 ?

• Réglage du générateur :

o Comment réaliser simplement une succession d’alimentation puis extinction de générateur ? o Comment choisir la fréquence du signal ?

• Validation du modèle / Confrontation théorie et expérience : o Comment choisir la résistance dans un circuit ?

o Quels points de convergence, quelles différences entre théorie et expérience ?

o Allure du signal pour une fréquence d’alimentation trop élevée ? pour une fréquence adaptée ?